内容正文:
1.4 速度变化快慢的描述——加速度
第一章 运动的描述
人教版高中物理 必修一
1.理解加速度的概念,知道其物理意义。(物理观念)
2.会用v-t图像求加速度。(科学思维)
3.知道速度、加速度、速度变化量的区别,理解变化率的含义。(物理观念)
4.会运用加速度求解实际问题。(科学思维)
教学目标
导入新课
一辆小汽车在10 s内,速度从0达到100 km/h,一列火车在300 s内速度也从0达到100 km/h。虽然汽车和火车速度都从0达到100 km/h,但是它们的运动情况显然不同。你觉得用“速度大”或“速度变化大”能描述这种不同吗?如果不能,应该怎样描述呢?
一、加速度
小汽车和火车的速度都在增加,或者说两者都在做变速运动,并且它们的“ ”相同,但所用的 不同。这两种情形的本质区别是“速度变化的快慢”不同。看来“速度变化的快慢”是一个不同于“速度”的概念。
速度变化
时间
一、加速度
两个物体速度变化相同,所用时间短的当然速度变化得快。如果两个物体速度变化不同,所用时间也不同,怎样比较它们速度变化的快慢呢?
在学习速度时我们知道, 表示的是位置的变化。要比较位置变化的快慢,可以用位移除以 。同理,要比较速度变化的快慢,可以用速度的变化量除以时间。
位移
时间
一、加速度
2.加速度
(1)定义:
物理学中把 与发生这一变化所用 之比,叫作加速度。通常用 表示。若用Δv 表示速度在时间Δt 内的变化量,则有
(2)单位:
在国际单位制中,加速度的单位是 ,
符号是 。
速度的变化量
时间
a
米每二次方秒
m/s2
定义式而不是决定式。
叫做速度的变化率,也就是说加速度就是速度的变化率。
(3)物理意义:
表示 的物理量。
(4)方向:
加速度是 ,它既有大小,也有方向。其方
向与 相同。
现在讨论做直线运动的物体加速度的方向。
速度变化快慢
矢量
速度变化量
一、加速度
二、加速度的方向
1.加速度方向与速度方向的关系
如图,汽车初速度是v1 ,经过时间Δt 后,速度变为v2。为了在图中表示加速度,我们以初速度v1 的箭头端为起点,以末速度v2 的箭头端为终点,作出一个新的有向线段,它就表示 。由于加速度a = ,所以加速度a 的方向与速度的变化量Δv 的方向 。确定了Δv 的方向,也就确定了加速度a 的方向。
速度的变化量Δv
相同
∆V/∆t
从图中可以看出,汽车在直线运动中,
如果速度增加,即加速运动,加速度的方向与初速度的方向 ;
如果速度减小,即减速运动,加速度的方向与初速度的方向 。
相同
相反
二、加速度的方向
二、加速度的方向
2.物体做加速运动或减速运动的判断
只要a、v同向,物体就做 运动;a、v反向,就做 运动。具体情况概括如下:
加速
减速
加速度大小变化,速度如何变?
a、v同向,v增大(加速运动)
a不变,v均匀增大
a增大,v增大得越来越快
a减小,v增大得越来越慢
a、v反向,v增大(减速运动)
a不变,v均匀减小
a增大,v减小得越来越快
a减小,v减小得越来越慢
a=0,v不变(匀速直线运动)
二、加速度的方向
二、加速度的方向
日常生活中所说的“快”与“慢”,多指速度的大小,有时也指加度的大小,例如“动车比轿车运动得快”“飞机比货车运动得快”都是指速度的大小。有时候我们也说“赛车启动很快”,指的是赛车启动时加速度很大
D
例题.某电动汽车沿平直公路运动,t1时刻的速度为15m/s,加速度为,一段时间后,电动汽车调头,t2时刻的速度变为,加速度变为,则下列说法正确的是( )
A.该电动汽车t2时刻在做加速运动
B.该电动汽车t1时刻在做加速运动
C.该电动汽车在t1时刻的速度大小大于在t2时刻的速度大小
D.该电动汽车在t1时刻的加速度大小大于在t2时刻的加速度大小
D
例题.物体A的加速度为2,物体B的加速度为-3,下列说法正确的是( )
A.物体A的加速度比物体B的加速度大
B.物体A的速度变化比物体B的速度变化快
C.物体A的速度一定在增加
D.物体B的速度可能在增加
三、从v-t图像看加速度
v-t 图像反映的是物体的速度随时间变化的情况。你认为由v-t 图像能知道物体的加速度吗?
(1)从图像中得到加速度的信息
图1.4-2 中的两条直线 a、b 分别是两个物体A 和B 运动的v-t 图像。E、F 两点所表示的时刻和速度分别为t1、t2和v1、v2。
三、从v-t图像看加速度
从图中可以看出,小三角形的一条直角边代表 ,另一条直角边代表 ,Δv 与Δt的比为加速度,其比值为该直线的 。因此,由v-t 图像中图线的 可以判断加速度的大小。物体A 的加速度比物体B 的 。
时间间隔Δt
速度的变化量Δv
斜率
倾斜程度
大
三、从v-t图像看加速度
斜率的 越大,加速度越 ;斜率的绝对值越小,加速度越 ;斜率为零,加速度为 ,即速度保持不变。
v-t图像斜率的正、负表示加速度的 。斜率为正,表示加速度的方向与规定的正方向 ;斜率为负,表示加速度的方向与规定的正方向 。
绝对值
大
小
零
方向
相同
相反
三、从v-t图像看加速度
生活中做变速运动的物体很多,它们加速度的大小也各不相同,有时差异还很大。下表为一些运动物体的加速度。
三、从v-t图像看加速度
(2).几种常见的v-t图像
①表示以速度 做 运动;
②表示初速度为 ,做 向的 运动;
③表示初速度为 ,做正向的加速直线运动;
④表示初速度为 ,先做 向的 运
动,后做 向的 运动;
⑤表示初速度为 ,先做 向的 速直线
运动,后做 向的 速直线运动;
v0
v
t
0
-v0
①
②
③
④
⑤
v0
匀速直线
零
正
加速直线
v0
-v0
负
减速直线
正
加速直线
v
正
减
负
加
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三、从v-t图像看加速度
(3).平均加速度与瞬时加速度
如果v-t图线是直线,物体的速度 变化,则其平均加速度 瞬时加速度。
如果v-t图线是曲线,物体的速度 变化,如图所示,则图线上某点切线的斜率表示该点对应时刻的 加速度,即图中A点的切线的斜率表示该点的瞬时加速度;图线上两点连线的斜率表示这两点对应时间内 加速度,即B、C连线的斜率表示0~t1时间内的平均加速度。
v
t
0
v0
A
B
C
均匀
等于
非均匀
瞬时
平均
D
例题.某校科技小组设计了一辆太阳能小车,如图所示为这辆小车做直线运动的图像,下列说法正确的是( )
A.CD段的运动方向与OA段运动方向相反
B.AB段小车静止
C.小车运动方向在C点发生变化
D.CD段加速度的大小是OA段加速度大小的2倍
BC
例题.甲,乙,丙是三个在同一直线上运动的物体,它们运动的v-t图像如图所示,下列说法正确的是( )
A.丙与甲的运动方向相反
B.丙与乙的运动方向相同
C.乙的速度的大小大于甲的加速度的大小
D.丙的加速度的大小小于乙的加速度的大小
课堂小结
加速度
定义
速度的变化量与发生这一变化所用时间的比值
比值定义法
a=
方向
与速度变化量方向一致
物理意义
表示速度变化快慢的物理量
v-t图像
图像的斜率表示加速度
$